《汽车使用性能与检测》-第二章汽车动力性及检测

第一节汽车动力性的评价指标1.最高车速的基本概念最高车速vamax(单位:km/h)是指汽车以额定最大总质量状态，在风速小于或等于3m/s的条件下，在干燥、清洁、平坦的混凝土或沥青路面上能够达到的最高稳定行驶速度。

2.加速能力加速能力t(单位:s)是指汽车在行驶中迅速增加行驶速度的能力，通常用汽车加速时间来评价。加速时间是指汽车以额定最大总质量状态，在风速小于或等于3m/s的条件下，在干燥、清洁、平坦的混凝土或沥青路面上，由某一低速加速到某一高速所需的时间。下一页返回第一节汽车动力性的评价指标(1)原地起步加速时间亦称起步换挡加速时间，是指用规定的低挡起步，以最大的加速度(包括选择适当的换挡时机)逐步换到最高挡后，加速到某一规定的车速所需的时间，或用规定的低挡起步，以最大加速度逐步换到最高挡后，达到一定距离所需的时间，其规定距离一般为400m,800m,1000m。原地起步加速时间越短，汽车的动力性越好。(2)超车加速时间也叫做直接挡加速时间，指用最高挡或次高挡，由某一预定车速开始，全力加速到某一高速所需的时间。超车加速时间越短，汽车的超车加速性能越好。上一页下一页返回第一节汽车动力性的评价指标3.最大爬坡度最大爬坡度imax(%)是指汽车满载的情况下，在良好的混凝土或沥青路面的坡道上，以最低前进挡能够爬上的最大坡度。由于受道路坡道条件的限制，汽车综合性能检测站通常不作汽车爬坡测试。

4.发动机最大输出功率发动机最大输出功率Pmax(单位:kW)是指发动机在全负荷状态下，仅带动维持运转所必需的附件时所输出的功率，又称总功率。此时，被测试的发动机一般不带空气滤清器、冷却风扇等附件。新出厂发动机的最大输出功率一般是指发动机的额定功率。额定功率是发动机在全负荷状态和规定的额定转速下所输出的总功率。上一页下一页返回第一节汽车动力性的评价指标5.底盘输出最大驱动功率底盘输出最大驱动功率DPmax(单位:kW)是指汽车在使用直接挡行驶时，驱动轮输出的最大驱动功率(相应的车速在发动机额定转速附近)。底盘输出最大驱动功率一般简称为底盘输出最大功率，是汽车实际克服行驶阻力的最大能力，是汽车动力性评价的一项重要指标。汽车在使用过程中，发动机本身、发动机附件及传动系统的技术状况都会下降，其底盘输出最大功率将因此减小。上一页返回第二节汽车动力性理论分析一、汽车的驱动力的基本概念

1.驱动力的产生汽车发动机产生的扭矩经传动系统传至驱动轮，驱动轮便产生一个作用于路面的圆周力F，路面则对车轮产生一个反作用力F1,F1与F大小相等、方向相反，分别作用在车轮和路面上，如图2-1所示。F1即为汽车的驱动力，其数值如下下一页返回第二节汽车动力性理论分析2.驱动力与发动机扭矩和功率的关系

Mt是由发动机产生经传动系统传至驱动轮的扭矩，由传动过程可知将式(2-2)代入式(2-1)，得上一页下一页返回第二节汽车动力性理论分析

由式(2-3)可知，汽车的驱动力与发动机的扭矩、传动系统的各传动比及机械效率成正比，与车轮半径成反比。

因为所以由此可见，汽车的驱动力与发动机功率之间也呈正比关系。上一页下一页返回第二节汽车动力性理论分析3.传动系统的机械效率发动机输出的功率传至驱动轮，部分功率将消耗于克服传动机构中产生的各种阻力，因而损耗一部分功率。此部分损耗的功率称为传动系统的功率损失PT。功率损失由离合器、变速器、万向传动机构及主减速器的功率损失组成。传动系统的机械效率为离合器在不打滑的情况下，其功率损失很小。万向传动机构的机械效率取决于两传动轴间的夹角，现代汽车的这个夹角很小，如滚针润滑正常，则功率损失很小。汽车各部分轴承润滑调整正常，功率损失也很小。上一页下一页返回第二节汽车动力性理论分析

由以上分析可知，传动系统的功率损失主要产生在变速器和主减速器。这些部位的功率损失有机械损失和液力损失两种类型。机械损失是指齿轮传动副、轴承、油封等处的摩擦损失，与传动副的数量、机件制造质量及传递的扭矩有关。液力损失是指消耗于润滑油的搅动、润滑油与旋转零件表面的摩擦等的功率损失，与润滑油的钻度、机件的浸油深度及旋转速度有关。

4.车轮的工作半径现代汽车装用的弹性充气轮胎，在各个方向(径向、切向、横向)上都有弹性，故车轮的半径因其受力和运动状态的不同而发生变化。上一页下一页返回第二节汽车动力性理论分析

弹性车轮在刚性路面上滚动，并受切向力作用时，在扭矩或制动力的作用下引起的变形是不同的。在驱动力的作用下，滚动半径减小;在制动力的作用下，滚动半径增大。作动力学分析时，应用动力半径;作运动学分析时，应用滚动半径;一般在进行车辆性能的粗略估算时，普遍采用车轮的滚动半径作为车轮的工作半径。车轮的工作半径:(单位:m)可以用下式估算:上一页下一页返回第二节汽车动力性理论分析二、汽车行驶阻力的种类

1.滚动阻力滚动阻力F,是车轮在路面上滚动时所引起的阻力的总称。其产生的原因主要是汽车在行驶过程中轮胎和路面的变形、轮胎和路面之间的相对滑移、汽车传动件的摩擦。装用弹性轮胎的汽车大多数行驶于坚硬路面上，此时滚动阻力主要是由轮胎变形引起的。汽车在松软路面上行驶时，滚动阻力主要来自路面的塑性变形，其次是轮胎变形。松软路面上滚动阻力显著增大。轮胎变形的同时，轮胎各组成部分之间也产生摩擦阻力。此外，胎面与路面接触部位的相对滑移引起的摩擦阻力，以及悬架弹簧变形时悬架机构各零件之间的摩擦阻力都要消耗能量。上一页下一页返回第二节汽车动力性理论分析

滚动阻力一般用下式计算:2.空气阻力汽车在行驶时，空气作用力在行驶方向上的分力称为空气阻力，用FW表示。空气阻力可分为摩擦阻力和压力阻力两部分。摩擦阻力是由于空气与车身表面的摩擦所致;压力阻力是由于车身迎面气流的压力和汽车车身后部空气稀薄产生的涡流负压所致。因此，空气阻力与汽车的行驶速度及外形有关，可用下式计算:上一页下一页返回第二节汽车动力性理论分析3.坡度阻力在具有纵向坡度的路面上，汽车上坡时其重力在平行于路面方向的分力与汽车前进方向相反(图2-2),称为坡度阻力Fi。其值为4.加速阻力加速阻力Fi是汽车加速行驶时，其质量加速运动的惯性力。加速阻力包括汽车平移质量惯性力Fi1和旋转质量惯性力Fi2。因此上一页下一页返回第二节汽车动力性理论分析三、汽车行驶的驱动与附着条件及其影响因素1.汽车行驶的驱动条件汽车正常行驶时，驱动力必然与各种行驶阻力相平衡。即汽车等速行驶时(Fi=0)汽车加速行驶时，Fi为正汽车无法开动或减速时，Fi为负可见，汽车行驶的必要条件是上一页下一页返回第二节汽车动力性理论分析2.汽车行驶的附着条件增大汽车的驱动力，可以采用增加发动机扭矩和加大传动比的方法，但这种方法是有限的，它只有在驱动轮与路面之间不发生滑转时才有效。当驱动力增大到一定程度时，驱动轮将出现滑转现象，增大驱动轮的扭矩，只能使驱动轮加速旋转，地面的切向反作用力并不增加，这说明汽车行驶还要受轮胎与路面附着条件的限制。3.汽车的驱动与附着条件将汽车的驱动与附着条件联写，得式(2-22)即为汽车行驶的驱动与附着条件，也是汽车行驶的充分与必要条件。上一页下一页返回第二节汽车动力性理论分析

推动汽车行驶的驱动力是路面对驱动轮的切向反作用力，是路面作用于汽车的外力，路面对汽车作用的驱动力最大值要受附着力的限制，驱动力不能超过附着力，只能等于或小于附着力。为保证汽车正常行驶，轮胎与路面必须有良好的附着性能，只有在附着力的极限范围内，驱动力才能真正发挥出来。4.汽车的动力因数由式(2-17)得将式(2-13)和式(2-16)代入上式可得:上一页下一页返回第二节汽车动力性理论分析令则当α较小时

上一页下一页返回第二节汽车动力性理论分析F1-Fw可用于克服道路阻力和加速阻力，动力因数标志着汽车单位重力所具有的克服道路阻力和加速阻力的能力。只要汽车的动力因数相同，不论其他参数有何不同，汽车都能爬过同样的坡度;若汽车的旋转质量换算系数也相同，则汽车也能产生同样的加速度。因此，常把汽车的动力因数作为表征汽车动力性的主要指标。若动力因数较大，说明在一定汽车重力下，F1-Fw也较大，则汽车的加速、上坡能力强。上一页下一页返回第二节汽车动力性理论分析四、影响汽车动力性的主要因素

1.发动机参数的影响

(1)发动机最大功率发动机最大功率愈大，汽车的动力性愈好，最高车速、加速能力、爬坡能力必然也好，但发动机功率不宜过大，否则在常规条件下，由于发动机负荷低而导致油耗增加。

(2)发动机最大扭矩发动机的最大扭矩大，汽车的加速和爬坡能力强。

上一页下一页返回第二节汽车动力性理论分析2.传动系统挡位的影响当无副变速器和分动器时，传动系统挡数即为变速器前进挡的挡数。当变速器的挡数增加时，发动机在接近最大功率工况下工作的机会增加，发动机的平均功率利用率高，后备功率增大，有利于汽车加速和爬坡，提高了汽车中速行驶时的动力性。挡数多，可选用最合适的挡位行驶，发动机更有可能在最大功率工况下工作，使功率利用的平均值增大。上一页下一页返回第二节汽车动力性理论分析3.减速器传动比的影响当主减速器传动比增加时，虽然最高车速降低，但后备功率(即克服短时间内超负荷的能力)却有较大增加，汽车加速与爬坡能力增强;当主减速器传动比减小时，最高车速增加，后备功率减少，故汽车的动力性较差。

4.变速器传动比的影响变速器的传动比对汽车的动力性影响最大。对变速器来说，变速的I挡传动比与主减速器的传动比的乘积，决定了传动系统的最大传动比。若I挡的传动比增大，则I挡的动力因数增大，它应能保证汽车的最大爬坡度。但I挡的动力因数应在附着条件的限制之内，汽车的动力性才能充分发挥。上一页下一页返回第二节汽车动力性理论分析5.汽车车身设计的影响众所周知，车速越快阻力越大。如果空气阻力占汽车行驶阻力的比例很大，会增加汽车燃油消耗量或严重影响汽车的动力性能。

6.轮胎的影响汽车的驱动力与滚动阻力以及附着力都受轮胎尺寸与类型的影响，因此轮胎的选用对汽车的动力性有很大影响。汽车的驱动力与驱动轮的半径成反比，汽车的行驶速度与驱动轮的半径成正比。7.汽车运行条件的影响影响汽车动力性的汽车运行条件包括气温条件、海拔高度、道路条件等。上一页返回第三节汽车动力性台架检测一、汽车底盘输出功率的检测方法

1.底盘测功机的功能底盘测功机是模拟汽车在道路上行驶时受到的阻力，测量其驱动轮输出功率以及加速、滑行等性能的设备。有的底盘测功机还带有汽车燃料消耗量检测装置。底盘测功机具有如下功能:

侧量汽车驱动轮的输出功率;

检验汽车滑行性能;

检验汽车加速性能;下一页返回第三节汽车动力性台架检测

校验车速表;

校验里程表;

配备油耗仪的底盘测功机可以在室内模拟道路行驶，测量等速油耗。2.汽车底盘输出功率的检测方法通过底盘测功机检测车辆的底盘输出最大功率，用以评定车辆的技术状况等级。上一页下一页返回第三节汽车动力性台架检测二、发动机功率的检测方法用发动机无外载测功仪检测发动机功率，使用方便，检测快捷，在规范操作的前提下，可对发动机动力性检测与管理提供有效依据，还可以用于同一发动机调试前后、维修前后的功率对比，因此得到广泛使用。三、检测数据的处理

1.检测底盘输出功率的数据处理日前，底盘测功机显示的数值，有的是功率吸收装置所吸收功率的数值，有的则是驱动轮输出的底盘输出最大功率的数值。对于显示功率吸收装置所吸收功率数值的，在对检测结果进行数据处理时，必须增加汽车在滚筒上滚动阻力所消耗的功率、台架机械阻力所消耗的功率及风冷式功率吸收装置的冷却风扇所消耗的功率，其计算公式如下:上一页下一页返回第三节汽车动力性台架检测

汽车底盘输出最大功率=功率吸收装置所吸收的功率+滚动阻力所消耗的功率+台架机械阻力所消耗的功率+风冷式功率吸收装置的冷却风扇所消耗的功率

2.检测发动机最大输出功率的数据处理依据国家标准GB/T18276-2000《汽车动力性台架试验方法和评价指标》的规定，所测发动机最大输出功率应与发动机的额定功率相比较。为此，发动机最大输出功率的计算公式应为发动机最大输出功率=附件消耗功率+传动系统消耗功率+底盘输出最大功率上一页返回第四节汽车动力性的路试检测一、汽车动力性检测的试验条件

1.装载质量无特殊规定时，装载质量均为额定最大装载质量或使试验车处于额定最大总质量状态。装载质量应均匀分布，装载物应固定牢靠，试验过程中不得晃动或颠离;不应因潮湿、散失等条件变化而改变其质量，以保证装载质量的大小、分布不变。乘员平均质量按表2-2计算，可用相同质量的重物代替。下一页返回第四节汽车动力性的路试检测2.轮胎气压试验过程中，轮胎冷充气压力应符合该车技术条件的规定，误差不超过士10kPa3.燃油、润滑油(脂)和制动液试验汽车使用的燃油、润滑油(脂)和制动液的牌号和规格，应符合该车技术条件或现行国家标准的规定。除可靠性行驶试验、耐久性道路试验及使用试验外，同一次试验的各项性能测定必须使用同一批燃油、润滑油(脂)和制动液。4.试验仪器和设备试验仪器和设备须经计量鉴定，在有效期内使用，并在使用前进行调整，确保功能正常，符合精度要求。上一页下一页返回第四节汽车动力性的路试检测5.气象条件试验应在无雨、无雾、相对湿度小于95%、气温0℃~40℃、风速不大于3m/s的天气条件下进行。6.试验道路除另有规定外，各项性能试验应在清洁、干燥、平坦，用沥青或混凝土铺装的直线道路上进行。道路长2~3km，宽不小于8m，纵向坡度在0.1%以内。7.试验车辆的准备上一页下一页返回第四节汽车动力性的路试检测二、道路试验项目及规程

1.滑行试验滑行是指汽车加速到指定车速后，转入空挡，断开动力，利用汽车的动能继续行驶直至停止的过程。滑行试验的目的是为了检测汽车车轮的滚动阻力、空气阻力及传动系统的各种阻力。在长约1000m的试验路段的两端立上标杆作为滑行区段，汽车在进入滑行区段前车速应稍大于50km/h。汽车驶入滑行区段前，驾驶员将变速器排挡放入空挡(松开离合器踏板)，汽车开始滑行。当车速为50km/h(汽车应进入滑行区段)时，用第五轮仪进行记录，直至汽车完全停住为止。在滑行过程中，驾驶员不得转动转向盘。用第五轮仪、行程记录仪(精度不低于0.5%)记录滑行初速度[应为(50±0.3)km/h〕和滑行距离。试验至少往返各滑行一次，往返区段尽量重合。上一页下一页返回第四节汽车动力性的路试检测

用实测滑行初速度和实测滑行距离，按下式算出在标准初速度va0=50km/h下的滑行距离为上一页下一页返回第四节汽车动力性的路试检测2.最高车速试验在符合试验条件的道路上，选择中间200m为测量路段，并用标杆做好标志，测量路段两侧为试验加速区间。根据试验汽车加速性能的优劣，选定充足的加速区间(包括试车场内环形高速跑道)，使汽车在驶入测量路段前能够达到最高的稳定车速。试验汽车在加速区间以最佳的加速状态行驶，在到达测量路段前保持变速器(及分动器)在汽车设计的最高车速的相应挡位，节气门全开，使汽车以最高的稳定车速通过测量路段。试验往返各进行一次，测定汽车通过测量路段的时间。试验结果按下式计算上一页下一页返回第四节汽车动力性的路试检测3.加速性能试验汽车加速性能对平均行驶速度有很大影响，汽车在平坦路面上的加速性与其动力因数成正比。因此，汽车的加速性能也反映了汽车动力性的好坏。路试法中常采用原地起步加速时间与超车加速时间两项指标来评价汽车的加速能力。上一页下一页返回第四节汽车动力性的路试检测(1)最高挡和次高挡加速性能试验在试验道路上，选取合适长度的路段作为加速性能试验路段，在两端各放置标杆作为记号。汽车在变速器最高或次高挡位，以预定的车速(从稍高于该挡最低稳定车速起，选5的整数倍速度如20km/h,25km/h,30km/h,35km/h,40km/h等)作等速行驶，用第五轮仪监测初速度，当车速稳定后(偏差±1km/h)，驶入试验路段，迅速将加速踏板踩到底，使汽车加速行驶至该挡最大车速的80%以上，对于轿车应达到100km/h以上。上一页下一页返回第四节汽车动力性的路试检测(2)起步连续换挡加速性能试验试验路段与最高挡和次高挡加速性能试验路段相同。汽车停于试验路段的一端，变速器置入该车的起步挡位，迅速起步并将加速踏板快速踩到底，使汽车尽快加速行驶，当发动机达到最大功率转速时，力求迅速无声地换挡，换挡后立即将节气门全开，直至车速达到最高挡最高车速的80%以上，对于轿车应加速到100km/h以上。用第五轮仪测定汽车加速行驶的全过程，往返各进行一次，往返试验的路段应尽量重合。上一页下一页返回第四节汽车动力性的路试检测4.爬坡性能试验

(1)非越野车爬坡试验方法试验车使用最低挡(如有副变速器也置于最低挡)，将试验车停于接近坡道的平直路段上。起步后，将节气门